Zusatzwissen Meteorologie

3.3 Thermodynamik

3.3.5 Thermik und Thermikentstehung

Bedingungen für Thermikauslösung, Entstehungs- und Auflösungsphasen eines Aufwindes, Sonnen- und Windeinfluss auf das beste Steigen, jahres- und tageszeitliche Einflüsse auf die Aufwindstärke

Inhalt:

3.3.5.1 Thermikauslösung

Unterscheidung thermische und dynamische Auslösung, Hindernisse als "Abreißkante"

Damit ein erwärmtes Luftpaket die überadiabatische Schicht tatsächlich verlässt oder verlassen kann und – später – einen ausfliegbaren Aufwind bildet, benötigt es entweder eine ausreichende Größe und Temperaturdifferenz zur umgebenden Luft („thermische Auslösung“) oder eines Vorgangs, der das wärmere Luftpaket etwas anhebt / in eine kühlere Umgebung befördert ("dynamische Auslösung"). In Getreidefeldern wird manchmal ein Temperaturunterschied von 7°C zur darüber liegenden Luft gemessen. Auch können Industriekomplexe eine lokal deutlich höhere Temperatur als die Umgebung aufweisen und ein ausreichend großes Warmluftvolumen erzeugen. Bekannt sind auch Kraftwerke mit ihrem Kühlturm als stationäre Thermikquellen.

3.3.5.1 thermische Auslösung Thermikentstehung

Rein thermische Auslösung eines Aufwinds (Abb. 3.3.5.1)

Überwiegend bedarf es als Anstoß für einen Aufwind aber sogenannter „Auslöser“. Normalerweise verursacht der Wind den Aufstieg von Thermikblasen: Wenn die Luftströmung das Warmluftpaket gegen ein Hindernis oder eine Hangkante bewegt, wird sie in eine deutlich kühlere Umgebung angehoben und erfährt damit genügend Auftrieb für den weiteren Aufstieg. Diese Auslöser werden als „Abreißkanten“ bezeichnet.

Thermikablösung an einer Waldkante (Abb. 3.3.5.2)

Abbildung aus dem Video „Wolken, Wind und Thermik“ (siehe unten in diesem Kapitel)

Eine Störung in der überadiabatischen Schicht löst eine Thermikblase aus. Die warme Luft steigt auf und kühlt sich zunächst trockenadiabatisch pro 100 m um 1°C ab. Steigt die Blase weit genug auf, sinkt die Temperatur unter den Taupunkt. Luft wird gesättigt und der Wasserdampf beginnt zu kondensieren. Ab diesem Moment steigt die Luftblase feuchtadiabatisch auf. Die Cumuluswolke verrät, dass es dort Steigen gibt.

3.3.5.3 Warmluft überadiabatischen Schicht

Warmluft aus der überadiabatischen Schicht speist einen Aufwind (Abb. 3.3.5.3)

3.3.5.2 Thermik unter Cumuluswolken

Aufbau- und Auflösungsphasen einer Cumuluswolke, Sonnen- und Windeinfluss auf den Ort des besten Steigens unter der Wolke

Lebenslauf eines Aufwindes

Entstehungs- und Auflösungsphasen eines Aufwindes bzw. einer Cumuluswolke

Ein erfahrener Segelflieger lernt die Wolken zu lesen und entscheidet, welche Cumuluswolke er anfliegt und welche nicht. Cumuluswolken in Form eines Dreiecks mit der Spitze nach oben (blumenkohlförmige Wolken) haben meist die beste Thermik. Das Steigen ist normalerweise auf der Sonnen- oder Windseite.

Sobald das Kondensationsniveau erreicht ist, erfolgt der weitere Aufstieg feuchtadiabatisch. Mächtigere Cumuluswolken kennzeichnen eine feuchtlabile Schichtung im Wolkenniveau. Die Feuchtlabilität ist mit einer erneuten Beschleunigung der Thermikblase verbunden, was einen Sogeffekt auf die nachströmende Luft unterhalb der Wolke bewirkt und auch hier das Steigen weiter verstärkt.

Lebenslauf eines Aufwinds (Abb. 3.3.5.4)

Wenn eine Cumuluswolke nicht mehr mit warmer Luft versorgt wird, löst sie sich auf. Eine solche Wolke sieht eher wie ein umgedrehtes Dreieck mit sich auflösenden Wolkenfetzen aus. Es handelt sich nicht mehr um eine scharf abgegrenzte blumenkohlförmige Wolke. Die Wolke wird mehr und mehr transparent.

Lebenslauf einer Cumuluswolke (Abb.3.3.5.5)

Auf dem Bild siehst du, wie sich Cumuluswolken bilden und auflösen. Der Wind löst die warme Luft vom Boden. Der Segelflieger, der auf die größte Wolke (5) zufliegt, läuft Gefahr, dass er keinen Anschluss mehr finden kann, wenn er unter der Wolke ankommt. Die ersten drei Wolken zeigen an, dass sich die Cumuluswolke noch in der Aufbauphase befindet. Er sollte besser solch eine Wolke anfliegen. In der Phase, in der der Cumulus voll ausgebildet ist, wird die Wolke an der Spitze breiter. Bei den letzten drei Wolken wird die Basis schmaler und ist nicht mehr klar umrissen. Die Wolke liefert kein Steigen mehr, sondern eher Sinken.

Um zu lernen, welche Wolken sich auflösen oder bilden, solltest du ab und zu bewusst Cumuli beobachten. Wenn du die gleiche Wolke nach einer Minute betrachtest, kannst du sehen, ob die Wolke gewachsen ist oder sich aufgelöst hat. Achte auf die Form einer Wolke. Hat die Wolke eine schöne gerade Basis und die Form eines Dreiecks oder siehst du auflösende Fetzen.

Bestes Steigen

Wolkenmerkmale zum Auffinden des kräftigsten Aufwindes, Einfluss der Sonnenposition zur Wolke

In der Regel findest du das beste Steigen unter einer Cumuluswolke unterhalb des dicksten Teils der Wolke, wo die Basis am dunkelsten ist, oder auf der Sonnen- oder windzugewandten Seite. Wo das beste Steigen an einem Tag zu finden ist, musst du dir erfliegen. Bei jeder neuen Wolke suche das stärkste Steigen auf der gleichen Seite, auf der du es bei der vorherigen Wolke gefunden hast.

Ein kräftiger Aufwind hebt lokal die Basis einer ausgedehnten Cumuluswolke an (Abb. 3.3.5.6)

Manchmal hebt die wärmere Luft in einem Aufwind das Kondensationsniveau ein wenig an und du siehst eine Delle in der Wolkenbasis. Fliege darauf zu.

Bei wenig Wind und ausgedehnteren Cumuluswolken (Abb. 3.3.5.7)

ist das Steigen auf der Sonnenseite

Windeinfluss

Bedingungen, unter denen das Steigen auf der windzugewandten Wolkenseite am stärksten ist

Bestimme die Sonnenseite der Wolke und behalte die Windseite im Auge. Bei wenig Wind und großen Cumuli befindet sich das Steigen meist auf der Sonnenseite.

Bei zunehmender Windgeschwindigkeit im Wolkenniveau (Abb. 3.3.5.8)

befindet sich das Steigen auf der Luvseite

Wenn die Windgeschwindigkeit im Wolkenniveau zunimmt, dann liegt das Steigen auf der Luvseite. Wenn die Windgeschwindigkeit an der Wolkenbasis abnimmt, ist das stärkste Steigen auf der Leeseite. Normalerweise nimmt der Wind mit der Höhe zu, weshalb du zwischen der Sonnen- und der Windseite die größte Chance auf Thermik hast.

In niedrigen Höhen sind die hohen Cumuluswolken zur Thermiksuche von geringem Nutzen. Es ist viel klüger, den Boden zu analysieren und nach möglichen Auslösern zu suchen. Die Art des Bodens, die Farbe des Bodens, seine Wärmeleitfähigkeit aber auch der Bewuchs und besonders die Bodenfeuchte beeinflussen die Erwärmung der Bodenoberfläche, und damit auch die der bodennahen Luft (bei hoher Bodenfeuchte wird ein wesentlicher Anteil der eingestrahlten Energie für die Verdunstung benötigt!). In niedriger Höhe solltest du das Spiel "kalt, warm oder heiß" ausprobieren:

'Kalt': Wasser absorbiert Wärme bis in große Tiefen, über großen Wasserflächen findet man meist keine Thermik. Das Gleiche gilt für feuchte Wiesen und tagsüber mitten über großen Wäldern (mit Einschränkungen!). In Flussniederungen ist die Thermik schwächer und hört früher auf.
'Warm': Heide und Getreidefelder werden recht warm und liefern eher Thermik. Wichtig ist die Windrichtung zu kennen. Auf der Leeseite solcher Flächen löst die Thermik ab. Wenn ein Maisfeld oder eine Heidefläche an einen Wald oder ein Gewässer grenzt, suche über dem Waldrand.
'Heiß': Sandflächen, Städte, ein Feld mit Sonnenkollektoren und Kraftwerke liefern oft starke Thermik. Wieder suche auf der Leeseite. Stein kann am Abend noch viel Wärme abgeben. Oft findet man abends auf der Leeseite einer Stadt einen Aufwind Blase, während die ganze Umgebung mausetot ist.
'Suche Geländekanten‘: Senkrecht von der Sonne beschienene Hänge erwärmen sich stärker als flaches Land. Zudem bilden die Hangkanten Abreißkanten.
'Suche die Sonne': Thermik tritt an Orten auf, die die Sonne etwa 10 Minuten lang geschienen hat. Ein von Wolken beschattetes Gebiet bietet wenig Chancen für Thermik. Wenn du ein großes Gebiet durchqueren musst, in dem die Sonne kaum auf den Boden scheint, lohnt es sich oft zu warten, bis sich die Wolken verzogen haben und die Sonne wieder scheint.

In Kapitel 7 Flugleistung und Flugplanung findest du weitere Informationen zum Thermikflug. Zum Beispiel

zur Vorfluggeschwindigkeit
zum Finden und Anfliegen der Thermik
zum Zentrieren
zur Querneigung und Geschwindigkeit
zur Flugtechnik

3.3.5.3 Ausbreitungen und Überentwicklungen

Ursachen und Auswirkungen für eine Ausbreitung und Überentwicklung von Cumuluswolken

Die höheren Luftschichten können recht trocken oder recht feucht sein. Wenn die Luft trocken ist, lösen sich die Thermikwolken schnell auf. Wenn die Luft in der Höhe bereits recht feucht ist (hohe relative Luftfeuchtigkeit), lösen sich die Wolken schwerer auf. Besonders bei Deckelung des Thermikraums durch eine Inversion laufen die Cumuluswolken auseinander und lösen sich langsamer auf, als sich weitere Cumuluswolken bilden: Es „macht dicht" und die Wolken schirmen die Sonne ab. Dieser Effekt wird als „Ausbreitung“ bezeichnet. Am Boden sieht man immer weniger Stellen, an denen noch die Sonne scheint. Der Boden kühlt ab und die Thermik verschwindet. Nach einiger Zeit lösen sich die Wolken wieder auf, die Sonne erreicht wieder den Boden und die Thermik nimmt wieder zu. Eine solche thermische Pause kann recht lange dauern.

Als „Überentwicklung“ bezeichnet man den Übergang einer Cumuluswolke in eine Schauer- und Gewitterwolke (Cumulonimbus). Es bilden sich verstärkt hochreichende Quellwolken mit begrenzter Schauertätigkeit.

3.3.5.4 Blauthermik

Thermik ohne Cumuluswolkenbildung

Die Luft steigt nicht immer so weit auf, bis eine Wolke entsteht. Wird das Kondensationsniveau nicht erreicht, spricht man von Blauthermik. Blauthermik ist schwieriger zu finden, das Steigen ist aber kaum geringer als bei flachen Cumuluswolken. Blauthermik findet man, wenn man genau auf den Boden schaut. Feuchte Wiesen und Seen sind zu meiden, dunkler oder sandiger Boden wärmt am meisten. Bei Blauthermik schaue nur auf den Boden. Wälder befinden sich auf höher gelegenen Flächen. Höhere Böden sind trockener. Die Felder in der Nähe des Waldes liefern die notwendige Warmluft für Thermik. Thermikblasen werden dann oft auf der Luvseite von Wäldern abgelöst. Folge also den Wäldern!

Am späten Nachmittag und am Abend geben auch die Wälder selbst Thermik ab ("Abendthermik"; besonders Kiefernwälder). Suche diese Thermik auf der Leeseite. Auch in der Nähe von Dörfern und Städten suche die Thermik auf der Leeseite oder in der Mitte.

Manchmal siehst du etwas, das auf das Vorhandensein eines Aufwinds in der Blauthermik hinweist. Manchmal bildet sich ein dunstiger Schleier am Kopf der Thermik. Gegen die Sonne ist das am besten zu sehen. Bei starken Aufwinden steigen auch Staub, Rauch, Sand und Gras auf.

Wenn sich eine Warmluftblase ablöst, saugt sie die Warmluft aus der ganzen Umgebung ab. Dann steigt die warme Luft in Form eines großen Rüssels nach oben. Neben der aufsteigenden Luft siehst du im Bild auch absinkende Luft. Wo ein Aufwind sich abgelöst hat, entsteht Unterdruck. Es strömt Luft aus der Umgebung nach, und es sinkt Luft kompensierend aus der Höhe ab. Auf diese Weise stellt sich wieder ein Gleichgewicht in der Atmosphäre ein. Bevor du in einen Aufwind einfliegst, kündigt sich dieser oft durch Sinken an und du weißt, dass du in der Nähe eines Aufwinds bist.

Wegen des Windes ist ein Thermikschlauch leicht geneigt. Suche daher die Thermik auf der Leeseite des Ortes, an dem du den Ablösepunkt der Thermik erwartest. Bei starkem Wind lösen sich die Warmluftblasen viel früher, die Thermik steht schräger und ist horizontal elliptisch in die Länge gezogen oder zerrissen.

Bei Wind ist der Aufwind von der Quelle weg mit dem Wind geneigt (Abb. 3.3.5.9)

An der Stelle, an der sich ein thermischer Aufwind abgelöst hat, werden sich, wenn sich die Umstände nicht ändern, immer neue Thermikblasen ablösen. Auf einem Segelflugplatz spricht man oft von Hausbärten – oder neudeutsch - von Hotspots. Das ist der Ort, an dem du in der Regel Steigen erwarten kannst.

Aufgrund der Wirbelstruktur der Thermikblase findest du (Abb. 3.3.5.10)

das stärkste Steigen in der Mitte

Eine aufsteigende Thermikblase schiebt die darüber befindliche Luft zur Seite. In der Blase kommt es zu einer Rotation/Wirbelbildung, bei der du in der Mitte das beste Steigen und an den Rändern das geringste findest. Diese Verteilung des Steigens hilft den Aufwind zu zentrieren (Kreisen im stärksten Steigen). Im Zentrum des Aufwinds finden wir regelmäßig Steigungswerte von 1, 2 und manchmal bis zu 5 m/s. Am Kopf der Blase nimmt das Steigen ab und ist aufgrund der nach außen gerichteten Strömung unruhig.

3.3.5.5 Thermik im Jahres- und Tagesverlauf

Der tages- und jahreszeitliche Einfluss auf die Aufwindstärke aufgrund unterschiedlich starker Sonneneinstrahlung, Einfluss der Höhe der Cumuluswolkenbasis auf die Thermikstärke, Bedingungen für die Ausbildung von Wolkenstraßen

Thermik im Jahresverlauf

Einfluss des jahreszeitlich unterschiedlichen Einfallswinkels der Sonneneinstrahlung auf die Strahlungsenergie an der Bodenoberfläche und damit auf die Thermik

Manchmal gibt es Tage, an denen es von halb zehn Uhr morgens bis halb acht Uhr abends Thermik gibt. Ein idealer Tag, um über Land zu fliegen oder einen Fünfstundenflugversuch zu unternehmen. Aber woher weiß man im Voraus, dass es gute und lange Thermik geben wird?

Verteilung der Strahlungsenergie bei unterschiedlichen Einfallwinkeln (Abb. 3.3.5.11)

Im mitteleuropäischen Winter steht die Sonne relativ flach über dem Horizont, die Strahlung verteilt sich über eine größere Fläche. Zudem ist die Sonnenscheindauer kurz. Die Einstrahlung reicht nicht aus, um die Lufttemperatur im Tagesverlauf deutlich zu erhöhen: Daher gibt es im Winter in unserem Land selten brauchbare Thermik.

Die Monate Mai, Juni und Juli sind in Deutschland im Durchschnitt die Monate mit den meisten Chancen auf lange Thermikflüge. Der Sonnenstand ist dann am höchsten (größte Einstrahlung) und die einfließenden Luftmassen sind in dieser Zeit oft kälter als im August. Die Thermik beginnt sich normalerweise zu entwickeln, wenn die Sonne über einem Winkel von 45° über dem Horizont steht.

Thermik im Tagesverlauf

Einfluss des tageszeitlich unterschiedlichen Einfallswinkels der Sonneneinstrahlung auf die Strahlungsenergie an der Bodenoberfläche und damit auf die Thermik

Nachts strahlt die Erde Wärme ab. In wolkenlosen Nächten ist diese Strahlung am größten. Die Bodenoberfläche kühlt stark ab. Bei wenig oder keinem Wind bildet sich über der Erdoberfläche eine Luftschicht, die deutlich kälter ist als die Luft darüber.

Temperaturzustandskurve mit einer Bodeninversion (Abb. 3.3.5.12)

Wir nennen das eine Bodeninversion. Diese Schicht ist normalerweise zwischen 10 und 100 m dick. Ausfliegbare Thermik entsteht erst, wenn die Sonne die Inversionsschicht aufheizt und die adiabatisch aufgeheizte Luftschicht bis etwa 600m Höhe herauf reicht.

Den Tagesgang der Thermik bestimmen an Strahlungstagen dann der nächtliche Verlauf der Temperaturzustandskurve sowie die Luftfeuchteverteilung den Verlauf der Thermikentwicklung: Die Taupunktdifferenz (Spread: Differenz zwischen Temperatur und Taupunkt in einer Höhe) in Bodennähe bestimmt die Höhe des Kondensationsniveaus, die im Cumuluswolkenniveau den Wolkenbedeckungsgrad. Die Tagestemperatur steigt am schnellsten – und der Zeitpunkt der Auslösung ausfliegbarer Thermik wird am schnellsten erreicht -, wenn die nächtliche Bodeninversion nicht sehr stark ausgeprägt ist und der Schichtungsgradient der Luft darüber nicht sehr stabil ist (nahe an -1oC/100m Höhe): Die Fläche zwischen der Trockenadiabaten bei Erreichen der Auslösetemperatur für ausfliegbare Thermik und nächtlichen Temperaturzustandskurve eingezeichnet in einem Temperatur-Höhen-Diagramm – einem sogenannten Adiabatenblatt - ist ein Maß für die Energie, die zum Erreichen der Auslösetemperatur notwendig ist.

Stüwe-Adiabatenblatt (Abb. 3.3.5.13)

Im Sommer steht in Deutschland die Sonne gegen 13 Uhr Sommerzeit am höchsten, aber der Boden erwärmt sich durch die Strahlung bis 15:00 Uhr noch weiter. Um 15:00 Uhr ist die Bodentemperatur am höchsten und daher ist die Thermik am Nachmittag zwischen 14:00 und 15:00 Uhr meist am stärksten. Nach 15:00 Uhr ist die Ausstrahlung größer als die Einstrahlung, die Temperatur sinkt und damit nimmt die Thermikintensität ab.

Tagesgang der Temperatur (Abb. 3.3.5.14)

Höhe, Stärke und Dauer der Thermik

Ermittlung der zuerwartenden Thermik mit Hilfe eines Temps, Thermikstärke in Abhängigkeit von der Höhe des trockenadiabatischen Aufstiegs

Heutzutage gibt es Webseiten, die uns sagen, wann die Thermik einsetzt und endet, wie stark die Thermik sein und wie hoch sie reichen wird.

Du kannst dir selber einen Eindruck über den Verlauf der Temperatur mit der Höhe verschaffen, indem du dir die vom Deutschen Wetterdienst oder anderen Wetterdatenanbietern bereitgestellten Temperaturzustandskurven – die sogenannten Temps – anschaust.

Die Auslösetemperatur für ausfliegbare (Blau-)Thermik ermittelst du, indem du in dem passenden regionalen nächtlichen Temp aus 600 m Höhe über Grund vom Schnittpunkt mit der Temperaturzustandskurve entlang einer Trockenadiabaten den Schnittpunkt mit der Flugplatzhöhe suchst. Der Zeitpunkt des Erreichens der Höhe für ausfliegbare Thermik wird in den Segelflugwetterberichten als „Thermikbeginn“ definiert.

Das Cumulus-Kondensationsniveau kannst du ermitteln. indem du den Schnittpunkt einer Linie gleichen Sättigungsmischungsverhältnisses (in der Abbildung unten rot gestrichelt) mit Basis im Taupunkt am Boden mit der Temperaturzustandskurve suchst. Gehst du von diesem Schnittpunkt aus entlang einer Trockenadiabaten bis zum Boden, erhältst du die Auslösetemperatur zur Bildung von Cumuluswolken (blau gepunktete Linie). Die maximale Höhe der Cumuluswolkenbasis ermittelst du am einfachsten, indem du die Differenz aus Tagesmaximumtemperatur und Taupunkt mit 125 m multiplizierst.

Temperaturzustandskurve bei Auslösung von Cumuluswolken (Abb. 3.3.5.15)

Mit der Höhe werden die Temperaturunterschiede abgebaut. Dann bestimmt die Taupunktdifferenz ("Spread") den Auftrieb, den ein Thermikpaket erfährt.

Die Thermikstärke (das mittlere Steigen) wird im Wesentlichen beeinflusst durch die Höhe der Cumuluswolkenuntergrenze, der vertikalen Erstreckung der Cumuluswolken sowie der Advektion:

	Max. Höhe des trockenad. Aufstiegs	mittlere Steigen
Blauthermik	1 km 2 km 3 km	1,0 m/s 2,0 m/s 3,0 m/s
Thermik mit kleinen Cu	1 km 2 km 3 km	1,2 m/s 2,4 m/s 3,6 m/s
Thermik mit stärkerer Cu-Bewölkung und anhaltender Kaltluftadvektion	1 km 2 km 3 km	1,5 m/s 3,0 m/s 4,5 m/s

Das maximale Steigen eines Tages liegt etwa 1/3 über dem mittleren Steigen.

Die vertikale Verteilung des Steigens nimmt in der Regel mit der Höhe zu. Bei Annäherung an die Cumulus-Wolkenbasis wird das Steigen durch die Wolkenmächtigkeit sowie eine Gradientabschwächung/Inversion und die Umgebungsfeuchte bestimmt: Bei flachen Cumuli an Inversionen sowie flachen Cumuli und einer geringen Taupunktdifferenz in der Höhe nimmt das Steigen mit Annäherung an die Basis in der Regel ab, sonst zu. Ursache hierfür ist die fehlende Beschleunigung der aufsteigenden Luft durch eine Übertemperatur bzw. eine merkliche Taupunktdifferenz.

Das Ende der Thermik wird an Schönwettertagen einige Stunden vor Sonnenuntergang durch die bereits wieder abnehmende Temperatur am Boden verursacht. Bei Advektionsfreiheit kann von 2,5-3h vor Sonnenuntergang ausgegangen werden. Der Zeitpunkt kann früher erreicht werden, wenn z.B. durch Warmluftadvektion* (horizontal wird mit der Strömung Warmluft herantransportiert) oder Strahlungsminderung die thermisch durchmischte Schicht schneller stabilisiert, also schneller unteradiabatisch geschichtet wird (ca. 1h früher). Umgekehrt wird der Zeitpunkt später erreicht, wenn z.B. durch Kaltluftadvektion die thermisch durchmischte Schicht bildlich gesprochen "von außen" labilisiert wird (ca. 1h später). Auch die Wolkenmächtigkeit übt einen Einfluss auf die Thermiklänge aus. So ist die Thermik in Verbindung mit mächtigeren Cumuli aufgrund der Eigendynamik der Wolke langlebiger als z.B. die bei flachen Cumuli oder bei Blauthermik. Zu bedenken ist dabei, dass ein Anschluss der Thermik aus geringer Höhe dann aber recht schwierig ist.

Wolkenstraßen

Bedingungen, unter denen sich Aufwinde und Cumuluswolken in parallelen Reihen ausbilden

Sind Cumuluswolken in parallelen Reihen aufgereiht, spricht man von „Wolkenstraßen“. Unter ihnen findest du gutes Steigen, und wenn du unter ihnen entlang fliegst, kannst du große Strecken ohne zu Kreisen zurücklegen.

Wolkenstraßen (Abb. 3.3.5.16)

Wolkenstraßen entstehen bei:

einer Inversion, die den Thermikraum nach oben begrenzt
einer Windgeschwindigkeit von mehr als 15 km/h
zentralen (dynamischen Hochdruckgebieten: an deren Rand in Regionen mit geradlinig verlaufenden Isobaren und hohen Windgeschwindigkeiten (je höher die Inversion, desto höher muss die Windgeschwindigkeit sein)
Zwischenhochs (thermischen Hochdruckgebieten) und Hochdruckkeilen: an deren Rand mit stärker gekrümmten Isobaren und deutlicher Windrichtungsänderung (Windscherung) mit der Höhe im Thermikraum.

Diese Bedingungen findet man häufig auf der Rückseite einer Kaltfront bei höheren Windgeschwindigkeiten.

Der Abstand zwischen den Straßen beträgt etwa das 2½-fache der Thermikraumhöhe. Die Wolkenstraßen bilden sich nahezu parallel zur Windrichtung (die Abweichung beträgt meist weniger als 20° zur Windrichtung). Zwischen den Straßen befinden sich Bereiche mit verstärktem Sinken. Wenn du von einer Straße zur nächsten wechseln willst, solltest du das im rechten Winkel tun, um das Sinken zwischen den Straßen auf kürzestem Weg zu durchqueren.

Auch bei Blauthermik können sich Aufwindstraßen bilden. Der Abstand der Blauthermikaufreihungen beträgt ebenfalls das 2½-fache der Thermikraumhöhe.

Wenn du bei Blauthermik fliegst, lohnt es sich, gegen oder mit dem Wind das nächste Steigen zu suchen. Wenn du in einem Gebiet mit längerem Sinken fliegst, ändere die Flugrichtung senkrecht zur Windrichtung, denn du bist wahrscheinlich genau zwischen zwei Aufwindstraßen geflogen.

Typisches Verhältnis von Thermikhöhe zu Aufwindabstand (Abb. 3.3.5.17)

Aber auch bei wenig oder keinem Wind ist die Thermik bei ausreichender Labilität im durch eine Inversion abgeschlossenen Thermikraum ziemlich regelmäßig verteilt. Der horizontale Abstand zwischen den Aufwinden beträgt – wie bei den Wolkenstraßen - normalerweise etwa das 2½-fache der Thermikraumhöhe. Bei mehr Wind neigen dann die Aufwinde dazu, sich mehr in Windrichtung anzureihen.

Strömungsverhältnisse zwischen Wolkenstraßen (Abb.3.3.5.18)

Thermikwellen

Aufwinde an und über Wolkenstraßen

Thermikwellen entstehen über Wolkenstraßen, wenn oberhalb der Basis eine kräftige Windscherung von ca. 60° besteht. Die Wolken wirken dann wie ein Berg auf die Strömung und zwingen die Luft zum Aufsteigen.

Adiabatische Prozesse in den Bergen

Thermische Strömungsverhältnisse in den Bergen in Abhängigkeit vom Einstrahlungswinkel der Sonne

Luft steigt auch auf, wenn sie einen Berg überqueren muss. Auf der windzugewandten Seite / im Luv steigt die Luft als Hangaufwind auf, auf der windabgewandten Seite / im Lee sinkt die Luft ab.

Das Steigen entlang des Hanges ist – abhängig vom Hangprofil und -verlauf – eher ungleichmäßig.

Auch im Gebirge kühlt sich die Luft im Luv des Berges mit 1°C pro 100 Meter ab (so der Abkühlung nicht eine thermische Erwärmung entgegenwirkt). Erreicht die aufsteigende Luft das Kondensationsniveau, steigt sie feuchtadiabatisch weiter auf und es kann sich auch Niederschlag bilden. Auf der Leeseite sinkt die Luft – sich trockenadiabatisch erwärmend – ab und die Bewölkung löst sich auf (siehe 3.8.3 Föhn).

Die Entstehung und Verteilung der Thermik im Gebirge wird stark durch die Ausrichtung der Berge beeinflusst.

Strömungsverhältnisse im Bergland im Tagesverlauf (Abb. 3.3.5.19)

In den Bergen gibt es Hänge, an denen die Sonne am frühen Morgen oder am späten Nachmittag in einem Winkel von 90° auf den Hang scheint. Deshalb ist der Verlauf der Thermik im Gebirge anders als im Flachland.

Unten der Link zum Video: Wolken, Wind und Thermik. Ein Video, das für Gleitschirmflieger gemacht wurde, aber auch sehr lehrreich für Segelflieger ist (55 Minuten).

Lehrfilm „Wolken, Wind und Thermik“ des DHV (Abb. 3.3.5.20)

Zusammenfassung Thermik

Die Thermik befindet sich in der Regel auf der Sonnen- oder windzugewandten Seite der Wolken.
Bei Ausbreitung bilden sich die Wolken schneller, als sie sich auflösen. Der Boden ist abgeschirmt. Nach einer Thermikpause - wenn sich die Wolken wieder aufgelöst haben und die Sonne wieder den Boden erreicht - setzt die Thermik oft wieder ein.
Von Überentwicklung spricht man, wenn sich nach anfänglich guter Thermik Schauer und Gewitter bilden
Steigt die aufsteigende Luft nicht bis zum Kondensationsniveau auf, spricht man von Blauthermik.
Wolkenstraßen werden gebildet bei:
- starkem Wind,
- ziemlich konstanter Windrichtung,
- einer mit der Höhe zunehmenden Windstärke, die in der Nähe der Wolkenbasis wieder abnimmt,
- einer Inversionsschicht, die den Thermikraum nach oben abgrenzt.
Die Höhe der Wolkenbasis kann berechnet werden, indem man die Taupunkttemperatur von der Maximaltemperatur subtrahiert und diese Zahl mal 125m multipliziert.

ºººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººº

3.8 Klimatologie

3.8.4.2 Die Großwetterlagen Deutschlands

Westliche Wetterlagen

Zyklonale Westlagen mit unbeständigem Wetter im Sommer

Die westlichen Wetterlagen sind mit ihrem unbeständigen Wetter besonders typisch um Juli und August. Bei zyklonalen Westlagen und Nordwestlagen ermöglichen nur Zwischenhochs auf der Rückseite von Kaltfronten („Rückseitenwetter“) in der feuchten Kaltluft größere Streckenflüge.

Das Zwischenhoch bei West- oder Nordwest-Wetterlagen (Abb. 3.8.4.2)

Nordöstliche Wetterlage

Einfließen trockener Polarluft aus Nordost, Auswirkungen auf den Segelflug

Die „Glückslage“ für den Streckensegelflug ist in (Nord-)Deutschland die Nordostlage. Sie ist gekennzeichnet durch ein Hochdruckgebiet über Großbritannien bis Skandinavien und einem Tief über der südlichen Adria. Die trockene Polarluft ermöglicht einen langen Thermiktag und die Cumuluswolken sind oft als Wolkenstraßen ausgerichtet. Problematisch für Süddeutschland kann allerdings ein zu weit nördlich liegendes Tief über der Adria werden.

Die Nordost-Wetterlage (Abb. 3.8.4.3)

Nord- und Nordostlagen haben ihr statistisches Maximum im Jahresverlauf in den Monaten April bis Juni und sind somit eine typische Frühlingserscheinung.

Mitteleuropäische Hochdrucklage

Ausgedehnte Hochdruckgebiete im Sommer und Herbst, Auswirkungen auf den Segelflug

Beim Hoch Mitteleuropa liegt über Mitteleuropa ein ausgedehntes Hochdruckgebiet. Nördlich von dieser Hochdruckbrücke ziehen Tiefdruckgebiete ostwärts. Die Wetterlage tritt regelmäßig im Herbst auf und bringt den sogenannten „Altweibersommer“ mit nochmals hochsommerlichen Temperaturen.

Hoch Mitteleuropa (Abb. 3.8.4.4)

In den Sommermonaten bieten sich noch brauchbare Streckensegelflugbedingungen, allerdings bei später einsetzender Thermik und geringer Cumulusbewölkung, die mit dem Altern des Hochdruckgebiets durch das weitere Absinken der Inversion sich schließlich ganz auflösen. Günstiger sind die thermischen Bedingungen in den Alpen: das zentrale Sommerhoch ermöglicht in den Bergen ausgedehnte Streckenflüge über mehrere Tage.

3.8.4.3 Großwetterlagen und Klimawandel

Jetstream, Troglagen, Dauerhoch und Dauertiefs

Der Polar-Jetstream ist ein Höhenwindfeld über der Polarfront in der wärmeren Luftmasse in etwa 10.000m Höhe. Er entsteht auf der Nordhalbkugel, weil warme Luft am Äquator aufsteigt und in Richtung Norden strömt, wo sie an der „Polarfront“ auf kalte Luft polaren Ursprungs stößt, siehe 3.2.3 „Globale Windzirkulation“. Die extremen Temperarturunterschiede bewirken große Druckunterschiede auf kleinem Raum und damit sehr hohe Windgeschwindigkeiten. Durch die Erdrotation wird die Strömung in West-Ost-Richtung abgelenkt („geostrophischer Wind“, siehe 3.2.2 Entstehung von Wind - „Corioliskraft“. Die extremen Temperarturunterschiede und die West-Ost-Strömung verhindern eine schnelle Durchmischung der Luftmassen. Bisher jagte der so entstandene Höhenwind mit bis zu 500 km/h leicht mäandernd, in einem äußerst stabilen Korridor um die nördliche Halbkugel („Westwindzone“). Eingelagert in dieser Westwindzone bilden und bewegen sich dynamische Tief- und Hochdruckgebiete, siehe 3.6.2 „Luftmassengrenzen und Fronten“.

Das Mäandern der Jetstreams an der Polarfront bzw. in den Subtropen (Abb. 3.8.4.5)

Doch der Klimawandel destabilisiert dieses System: der Temperaturunterschied zwischen Arktis und den mittleren Breiten ist nicht mehr so stark, wodurch der Polar-Jetstream einerseits an Geschwindigkeit verliert, und andererseits auch seine geographische Stabilität. Er fängt an zu „schlingern“ und zieht in weiten Mäandern um den Globus. Sind diese Mäander klein und wellenartig, dann treiben sie dynamische Hoch- und Tiefdruckgebiete um den Globus. Je ausgedehnter aber die Mäander sind, desto weniger dieser Mäander sind um den Globus verteilt und um so langsamer bewegen sich die mit thermischen Hoch- und Tiefdruckgebieten verbundenen Drucksysteme nach Westen. Die Mäander nehmen – mit ihren hochrechenden Hochdruckgebieten im Zentrum - Omega-Form an: es entstehen die sogenannten „Omega-Lagen“ oder auch „blockierenden Hochs“ oder „Troglagen“ („Höhentrog“). Je nachdem, wo man sich in diesem Druckgebilde befindet, kommt es zu lang anhaltenden, und deshalb oft extremen Wetterlagen: Das "Dauerhoch" kann Dürreperioden auslösen, "Dauertiefs" sorgen für extreme Niederschläge.

Diese Drucksystemkonstellation ist aktuell auch im Sommer immer häufiger in Mitteleuropa anzutreffen.

3.9 Gefahren für den Luftverkehr

3.9.4 Gewitter

3.9.4.2 Gewitterkategorien

Einteilung in drei Kategorien

1. Einzelzellengewitter

Eine Cumulonimbuswolke als kleinste abgeschlossene Einheit mit ihren Stadien

Eine Gewitterzelle ist die kleinste abgeschlossene Einheit, aus der ein Gewitter aufgebaut sein kann. Sie durchläuft immer drei Stadien, ein Wachstumsstadium, ein Reifestadium und ein Zerfallsstadium. Eine Gewitterzelle ist aus einer Cumulonimbuswolke aufgebaut. Häufig schließen sich mehrere Gewitterzellen zusammen und bilden größere, zusammenhängende Einheiten von Gewittern.
Die Lebensdauer liegt bei 30 bis 60 Minuten.

2. Multi- oder Mehrfachzellengewitter

Interagierende nahe beieinander liegende Gewitterzellen

Eine Multizelle besteht aus mehreren einzelnen Gewitterzellen, die relativ nahe beieinander liegen und miteinander interagieren. Die Zellen können sich in unterschiedlichen Entwicklungsstadien befinden. Bei der Multizelle lässt der Abwind einer Gewitterzelle eine neue Zelle entstehen. Obwohl die Lebensdauer einer Zelle innerhalb des Komplexes nicht höher ist als die einer isolierten Einzelzelle, kann das ganze System insgesamt mehrere Stunden existieren. Die Gewitterzellen treten entweder in Gruppen (Multizellen-Clustern) auf oder ordnen sich entlang einer Linie von bis zu mehreren 100km an. Multizellen-Linien werden auch als Böenlinien (engl. squall lines) bezeichnet, da an der Vorderseite von diesen häufig kräftig stürmt. Diese Böenfront sorgt dafür, dass ständig neue Gewitterzellen entstehen, die die alten ersetzen. Dieses geschieht, indem sich die kühlere und schwerere Luft, die unter den Gewittern entsteht, vor die Gewitterlinie schiebt und die feucht-warme Luftmasse angehoben wird.

3. Superzellengewitter

Sehr große und hochreichende Einzelgewitter, oft mit schweren Fallböen und großem Hagel

Superzellen sind riesiges Einzelgewitter, deren hochreichenden Aufwindbereiche zum großen Teil rotieren (sogenannte „Mesozyklone“). Sie können auch in einem Zell-Cluster oder einer Böenlinie eingebettet sein. Superzellengewitter sind oft begleitet von Wolkenbrüchen, großem Hagel über 4 cm Durchmesser und schweren Fallböen (Downbursts). Zudem können sich Tornados bilden.

Ein typisches Einzelzellengewitter (Cumulonimbus) (Abb. 3.9.4.1)

Anker: Thermik und Thermikentstehung = ZuWiTer1

Thermik = Thermo4; Thermikauslösung = Thermo4a; Themik+Cum = Thermo4b; Lebenslauf = Thermo4b1; Steigen = Thermo4b2; Windeinfluss = Thermo4b3; Ausbreitung = Thermo4c; Blauthermik = Thermo4d; Thermik JahrTag = Thermo4e; ThermJahr =Thermo4e1; ThermTag = Therm4e2; HöheTerm = Thermo4e3; Wolkenstraßen = Thermo4e4; Thermikwellen = Thermo4e5; AdiProz Berge = Thermo4e6

Zusammenfassung = Thermo-ZusT

Anker: Westliche Wetterlagen = Wetla1; nordöstliche Wetterlagen = Wetla2; Mitteleuropäische Hochdrucklage = Wetla3; Großwetterlagen = Wetla4

Anker: Gewitterkategorien = Gefgewkat

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Details: Geschrieben von: SFG-Admin; Erstellt: 28. September 2026; Zuletzt aktualisiert: 28. September 2026; Zugriffe: 118